第三章 孔、轴公差与配合ppt课件.ppt

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1、第三章 孔、轴公差与配合,目的要求 了解孔轴公差与配合的基本术语及定义，掌握标准公差与基本偏差的确定方法，学会尺寸公差的标注与配合的选择。 重点 1、有关孔轴的广义定义； 2、基本偏差和标准公差的定义和选择； 3、孔轴公差带图的画法； 4、常用孔轴配合的选择及标注；难点 1、基本偏差和标准公差的定义和选择； 2、常用孔轴配合的选择及标注；,一、有关孔和轴的定义 1、孔：(宏观的、广义的孔)具有单一尺寸的内表面； 2、轴： (宏观的、广义的孔)具有单一尺寸的外表面； 当尺寸加工时越来越大，我们认为是孔；尺寸加工时越 来越小，我们认为是轴。二、有关尺寸的术语及定义 1、尺寸：包括线性尺寸和角度尺寸

2、,第一节 基本术语和定义,设计图样上的尺寸标注 1000.14mm 2、基本尺寸（D） 100 3、极限尺寸：允许尺寸变化的两各界限值。 最大极限尺寸：Dmax dmax 最小极限尺寸：Dmin dmin,4、实际尺寸：在零件上实际测量的尺寸。 举例： 一批轴尺寸为 1000.14mm ，若某一轴实际尺寸为 99.92mm，判断其合格性。,5、实体状态和实体尺寸 最大实体状态：合格零件占有材料最多时的状态 最大实体尺寸：Dmin dmax 最小实体状态：合格零件占有材料最小时的状态 最小实体尺寸：Dmax dmin三 、尺寸偏差、公差 1、 尺寸偏差 ： 某一尺寸基本尺寸所得的代数差； 偏差必

3、须带符号，正号也不能省略。,2、 实际偏差：实际尺寸基本尺寸=实际偏差3、极限偏差 极限尺寸基本尺寸=极限偏差 上偏差：ES=Dmax-D es=dmax-D 下偏差：EI=Dmin-D ei=dmin-D 实际偏差在极限偏差范围内即为合格 极限偏差在图样上的标注： 1000.14mm 50 25 说明：偏差可为正、负、零。,4、尺寸公差： Th Ts 定义：允许尺寸的变动量 1000.14mm ，变动量为0.28 计算： Th=Dmax-Dmin=ES-EI Ts=dmax-dmin=es-ei 说明：公差值为正值 公差大小反映零件加工的难易程度， 尺寸的精确程度。 5、尺寸的公差带图 为清

4、晰表达一批轴和孔的公差与配合，引入公差带图。不画孔、轴的结构，只画放大了的孔、轴公差带。,尺寸公差带图,由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示， 故采用公差带图。零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。基本偏差：标准中表列的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。标准公差：标准中表列的，用确定公差带大小的任一公差。,尺寸公差带图（举例）,画出基本尺寸为 50，最大极限尺寸

5、为 50 .025 、最小极限尺寸为 50 mm的孔与最大极限尺寸为 49.975 、最小极限尺寸为 49.959mm的轴的公差带图。,0,+,-,50,孔,轴,+0.025,-0.025,-0.041,尺寸公差带图（举例）,D=30mm,Dmax=30.021mm,Dmin=30mm,dmax=29.980mmdmin=29.967mm求：孔和轴的极限偏差及公差,0,+,-,30,孔,轴,+0.021,-0.020,-0.033,四、有关配合的术语、定义 1、配合：基本尺寸相同的互相结合的孔与轴公差带 之间关系。 配合性质：孔与轴装配后的松紧程度 2、间隙、过盈、过渡 孔-轴=正（间隙）、负

6、（过盈） 简单的讲：孔大轴小，间隙(X) 孔小轴大，过盈(Y),3、 间隙配合 定义：一定具有间隙的配合，间隙配 合的三个特征值： Xmax=Dmax- dmin=ES-ei Xmin=Dmin- dmax=EI-es Xav= 1/2(Xmax + Xmin ),例1：计算25H7（ ）与25f6（ ） 的三个特征值 Xmax=Dmax-dmin=ES-ei=+0.021-（-0.033）=+0.054 Xmin=Dmin-dmax=EI-es=0-（-0.020）=+0.020Xav= 1/2（ Xmax + Xmin ）=+0.037,4、 过盈配合定义：一定具有过盈的配合过盈配合的三个

7、特征值Ymax=Dmin-dmax=EI-esYmin=Dmax-dmin=ES-eiYav= 1/2（ Ymax + Ymin ）,5、 过渡配合 定义：可能具有间隙或过盈的配合 过渡配合的三个特征值： Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-es Xav 或Yav = 1/2（Xmax + Ymax）,6、配合公差 定义：允许间隙或过盈的变动量（大小表示装配 精度） Tf= |Xmax - Xmin | = | Ymin - Ymax | = | Xmax -Ymax | = Td+TD,五 、配合公差带图解,单位:um,六、配合制,一、基准制 三种配

8、合最基本的区别：孔轴公差带的相对位置不同即孔轴公差带位置相对移动，就可获得不同的配合。 1、基孔制：孔公差带位置固定，改变轴公差带位置而 得到不同的配合性质的一 种制度。 基孔制中孔为基准孔 EI=0,2、基轴制：轴公差带位置固定，改变孔公差带位置而 得到不同的配合性质的一种制度。基轴制中轴为基准轴 es=0 说明：基孔制和基轴制是两个等效的配合制度，但 实际应用中有所区别。,例：D=30mm，Dmax=30.033mm，Dmin=30mm,dmax29.993mm，dmin=29.972,求孔、轴的极限偏差、公差、极限间隙（或极限过盈）、平均间隙（或平均过盈）、配合公差，并画出尺寸公差带图和

9、配合公差带图，说明该配合属于哪种基准制，是什么配合？,第二节 常用尺寸孔、轴极限与配合国家标准的构成一 、标准公差系列 1、公差等级；确定尺寸精确程度的等级。 例： 30 30 IT7 IT8 国标设置了20个公差等级，代号为 IT01、IT0、 IT1IT18。,2、公差单位（标准公差因子）：计算标准公差的基本单位 加工误差w与基本尺寸D之间的关系：,3、标准公差的计算及规律：,(1)、IT01IT1 因精度较高，受加工误差影响比较小，主要考虑测量误差的影响，所以采用线性公式计算，IT=a+b*D，D为基本尺寸，a、b是按R10/2变动的系数。(2)、IT2IT4 在IT1与IT5间呈等比数

10、列，公比q=(IT5/IT1)1/4(2)、IT5IT18 IT=a*i，i为公差单位（标准公差因子）a为标准公差等级系数，采用R5优先数系。公差等级越高，a值越小。 标准公差等级系数的划分符合优先数系的规律，有利于标准的发展和扩大使用。例如：按R5系列可确定IT19=4000i 按R10系列可确定IT6.5=12.5i,4、尺寸分段,为了简化表格，将常用尺寸 分成若干段，这叫尺寸分段。基本尺寸一项，工程上分为13段。见P253附表3-2、附表3-3。 尺寸分段后，标准公差计算公式中的基本尺寸，按尺寸分段的首、末两个尺寸的几何平均值Dj代入，即：,D首*D末,见 P39页例题4。,二、基本偏差

11、系列 1、基本偏差；用来确定公差带相对零线位置的偏差。 一般靠近零线的偏差为基本偏差。 2、基本偏差的代号国际规定了28个基本偏差。 大写 表示孔，小写表示轴。 由图115，认识28个基本偏差代号。,三、各种基本偏差所形成的配合特征,(1)、孔的基本偏差（图314）（基轴制） 当轴取h时，es=0,与之配合的孔的偏差变化。 A最松，ZC最紧 AH：间隙配合，孔基本偏差为下偏差EI； JSN 过渡配合。JS与h配合较松，获得间隙配合的概率较大。N与h配合较松，获得过盈配合的概率较大；JS上下偏差为：IT/2。JSN的孔，对应的基本偏差为上偏差ES； PZC 过盈配合，孔的基本偏差为上偏差ES。P

12、与h配合的过盈最小，ZC与h配合的过盈最大。,(2)、轴的基本偏差（图315）（基孔 制） 当孔取H时，EI=0,与之配合的轴的偏差变化。 a最松，zc最紧 ah：间隙配合，轴基本偏差为上偏差es； jsn 过渡配合，除js上下偏差对称(IT/2)外。轴对应的基本偏差为下偏差ei； pzc 过盈配合，轴的基本偏差为下偏差ei 。,四、公差带代号及配合代号,（1）公差带代号：由基本偏差代号和标准公差 等级代号中的阿拉伯数字组合而成。例：孔公差带代号H7、F8;轴的公差带代号h7、f6 公差代号标注在零件图上（2）配合代号：它用分数形式表示，分子为孔公差带，分母为轴公差带，构成孔、轴的配合代号。例

13、：基孔制配合代号 配合代号标注在装配图上,五 、轴的基本偏差的确定,与标准公差的确定方法相同，基本偏差也已按尺寸分段代入公式计算，化整后列成表格形式，只需直接查表即可。 P42页表3-2为轴的基本偏差的计算公式。 P254页附表3-4为尺寸至500mm轴的基本偏差数值。 （画“”的为实际中不予采用的） 看P42页例5,六、孔的基本偏差数值的确定 孔的基本偏差没有直接的计算公式，而是由同名的轴的基本偏差换算而来。换算时遵守以下两个原则：1.换算原则(倒影关系):同名配合的配合性质相同。即：基孔制的配合（如30H8/f8）变成同名的基轴制的配合（30F8/h8 ）时，其配合性质不变。2.工艺等价性

14、：在高精度或较高精度的间隙、过渡和过盈配合中，一般取孔比轴低一个级别。其中：间隙和过渡配合时IT8级为高或较高精度，过盈配合时IT 7级为高精度或较高精度。工艺等价性是指同一配合中的孔和轴的加工难度大致相同,例：试用查表法确定 和 的孔和轴的极限偏差，计算极限间隙并画出公差带图及配合公差带图。,可见，基孔制的配合变成同名基轴制的配合时，其配合性不变。,根据上述换算原则，按孔、轴配合的分类分别讨论孔的基本偏差的计算。,D,+0-,1）间隙配合A-H中孔的基本偏差EI的确定如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，根据倒影关系有： Xmin=Xmin而 Xmin=0-es=-es Xmin=EI-

15、0=EI 故有: EI=-es,Xmax,Xmin,即：孔的基本偏差为下偏差，它和用同一字母表示的轴的基本偏差（上偏差）的绝对值相等，而符号相反。,（1）间隙配合中孔的基本偏差AH的确定,2）过渡配合JSN中孔的基本偏差ES的确定对于JS,其公差带相对零线对称,基本偏差为IT/2对于J，由经验数据作为其基本偏差；对于N，IT8级时，基本偏差数值为零；其它K、M、N由倒影关系换算得到：,Xmax,D,+0-,Ymax,由倒影关系：Xmax=Xmax而其中： Xmax=ES-ei=（EI+Th）-ei=Th-ei Xmax=ES-ei=ES-（es-Ts）=ES+Ts代入整理得：ES=-ei+（T

16、h-Ts） 令： =Th-Ts 则有：ES=-ei+ 由工艺等价性：（1）当孔的IT8级时，孔轴取同一级别=0；（2）当孔的IT8级时，孔比轴低一级别，0见P256附表3-5，孔的基本偏差表,（2）过渡配合中孔的基本偏差K、M、N的确定,对于JS,其公差带相对零线对称,基本偏差为IT/2对于J，由经验数据作为其基本偏差；对于N，IT8级时，基本偏差数值为零；其它K、M、N由倒影关系换算得到：,设ITn为孔的标准公差Th，ITn-1为轴的标准公差Ts，则由工艺等价性：（1）当孔的IT8级时，孔轴取同一级别=0；（2）当孔的IT8级时，孔比轴低一级别，0见P256附表3-5，孔的基本偏差表,基孔制

17、中，Xmax=(+Th)-ei基轴制中，Xmax=ES-(-Ts)=ES+Ts据换算原则： XmaxXmax，因此 Th-ei ES+Ts ES-ei+Th-Ts令Th-Ts=，故 ES=-ei+ ,Ymax,D,+0-,Ymin,3）过盈配合P-Zc中孔的基本偏差ES的确定如图所示：平行移动后，基孔制变成了基轴制，,由倒影关系：Ymin=Ymin而其中： Ymin=ES-ei=（EI+Th）-ei=Th-ei Ymin=ES-ei=ES-（es-Ts）=ES+Ts代入整理得：ES=-ei+（Th-Ts） 令： =Th-Ts 则有：ES=-ei+ 由工艺等价性：（1）当孔的IT7级时，孔轴取同

18、一级别=0；（2）当孔的IT7级时，孔比轴低一级别，0,（3）过盈配合中孔的基本偏差PZC的确定,基孔制中， Ymin =(+Th)-ei基轴制中，Ymin= ES-(-Ts)=ES+Ts据换算原则： Ymin Ymin ，因此 Th-ei ES+Ts ES-ei+Th-Ts令Th-Ts=，故 ES=-ei+ ,设ITn为孔的标准公差Th，ITn-1为轴的标准公差Ts，则由工艺等价性：（1）当孔的IT7级时，孔轴取同一级别=0；（2）当孔的IT7级时，孔比轴低一级别，0,孔的 28种基本偏差中，除了上述方法确定外，还有JS的基本偏差为IT/2，J的基本偏差为经验数据。 根据以上这些公式和经验数

19、据，可计算并编制出孔的基本偏差数值表，见附表35。例：用标准公差数值表和轴的基本偏差数值表，按 ，确定 中孔的基本偏差。,解： 由附表32查得：IT6=16u m，IT7=25u m 由附表34查得：t的基本偏差数值为：ei=+54u m因配合性质为过盈配合，所以孔(T7)的基本偏差为 ES=-ei+，而IT7 - IT6=25 - 169u m ES=-ei += - (+54)+9= - 45u m,一般情况下，基本偏差与公差等级无关，然而孔在过盈、过渡配合时，在公差等级7或8时，要加上一个值。 基本尺寸D=100mm的孔或轴，其基本偏差不同的是： A、r7和r8 B、R7和R8 C、C7

20、和C8 D、c7和c8 5、工艺等价性的详细描述 （P51页1、同一配合中孔与轴的工艺等价性）,1、对于间隙配合和过渡配合，标准公差等级为8级或高于8级(标准公差等级IT8)的孔应与高一级的轴配合。2、对于间隙配合和过渡配合，标准公差等级为9级或低于9级(标准公差等级IT9)的孔应与同一级的轴配合。3、对于过盈配合，标准公差等级为7级或高于7级(标准公差等级IT7)的孔应与高一级的轴配合。4、对于过盈配合，标准公差等级为8级或低于8级(标准公差等级IT8)的孔应与同一级的轴配合。,例：通过查表确定50M9的极限偏差解：查附表32，得：IT9=62u m 查附表35，得：ES=-9u m EI=

21、-9-62= -71u m求：确定 配合中孔、轴的极限偏差,七、公差与配合在图样上的标注（看P45页图316）,八 、常用公差带和优先、常用配合,1、孔、轴的常用公差带（P46页图中）标准公差20个等级，基本偏差28种，应当共有2028=560种公差带，国标规定孔的J用3种，轴j用4种，因此 孔公差带有543种，轴公差带有544种为了提高生产效率，国家标准利用简化原理提出了一般、常用、优先公差带：,2、孔、轴的优先配合和常用配合 国标规定了基孔制优先配合有13种，常用配合59种 基轴制优先配合有13种，常用配合47种看P47页表33和表34，表中带的配合为优先配合。 选择配合时，应按照优先、常

22、用的顺序选择，采用优先配合能够满足要求时，尽量采用优先配合，以便增加效率，减小设计周期。 在精度要求不高，小批量生产时可以利用优先配合快速设计。,3 常用尺寸孔、轴公差与配合的选择,一、配合种类的选择 它主要取决于制造工艺学、材料力学等课程在结构、强度设计等方面的要求，以及实际应用中的具体要求。选择配合种类时应考虑的因素，主要有：1）孔、轴是否有相对运动（有，间隙）（没有，过盈或过渡）2）过盈配合的受载情况（大扭矩，过盈量大一些，小扭矩，过盈量小一些）注：过盈量太大会使装配困难，甚至撑破，因此在使用大的过盈配合时，应当验算材料强度，国标有相应的规定。,3）孔、轴定心精度定心精度高时不宜采用间隙

23、配合，而用过渡配合、小过盈量配合。4）拆装要求常拆卸零件应比不常拆卸零件松一些5）孔、轴工作时，温度差别较大时，要考虑材料的热膨胀影响6）装配时的变形问题7）尽量采用优先配合。,P53页表36各种基本偏差的应用实例，列出了间隙、过渡、过盈配合的实例，对今后从事实际设计提供了参考。,二、配合的确定 配合的确定取决于实际零件运动特性，有相对运动时选择间隙配合，相对固定时选择过渡配合，有力的传递时采用过盈配合。 由：Tf=|Xmax-Xmin|=|Ymin-Ymax|=|Xmax-Ymax| 只有知道了配合的种类，才能得到配合公差，只有得到Tf，才能进一步计算零件参数。三、配合的设计1、确定公差等级

24、 公差等级的确定依据以下两个原则：,（1）公差的选择原则：在满足使用要求的前提下，选择的公差应当尽量大。（首要原则）（2）工艺等价性原则：在高等级区孔比轴低一个级别。 （参考原则）依据以上两个原则，根据前面学过的公式： Tf=Th+Ts Tf=Th+Ts 应满足： Th+Ts = Tf Tf=Th+Ts即： Tf Th+Ts （ Tf 为已知， Th、Ts未知）,配合要求使用要求,设计要求加工要求,假设Th和Ts为同级，即：Th=Ts=Tf/2 依工艺等价性原则，孔的公差应大一些，轴的应小一些，即：TsTf/2 Th，然后由标准公差表反查公差等级，就可确定Th、Ts，且应满足Tf Tf= Th

25、+Ts。2、配合制的选择（1）采用基准制优先选用基孔制 ，减少定值刀量具的规格数目， 提高经济效益。基轴制的选用 a、冷拔轴 ； b 、一轴多配件； c 、轴类标准件（滚动轴承）,（2）采用非基准制 对一些特殊或低精度的配合，不需要采用基准制配合就可满足技术要求的情况下，可以采用非基准制。（例：P50页图3-21）3、极限偏差的确定 配合制确定后，基准件的基本偏差及另外一个极限偏差也就随之确定。 对非基准件，可利用配合性质与基本偏差的对应关系，确定基本偏差是上偏差，还是下偏差，然后再利用该基本偏差与极限间隙或过盈的关系，确定基本偏差的估计值，最后通过查基本偏差数值表，确定基本偏差代号及数值。从

26、而另外一个极限偏差也随之确定。,4、验算间隙配合合格条件：XmaxXmax XminXmin过渡配合合格条件： XmaxXmax|Ymax| |Ymax|过盈配合合格条件：|Ymin| |Ymin| |Ymax| |Ymax|5、画出孔、轴公差带图或配合公差带图,例1：已知孔轴配合的基本尺寸D=70mm,要求平均间隙Xav=+3.5m,最大间隙Xmax=+28m,试采用基孔制确定孔和轴的公差带代号和极限偏差，以及配合公差和配合代号与标准公差，并画出孔轴公差带图。解：（1）由Ymax= 2Xav-Xmax =-21m 先假设孔轴取同级，则有： Th=Ts=Tf/2=|Xmax-Ymax|/2 =

27、24.5m查表有IT7=30m ，IT6=19m则孔取7级Th=30m，轴取6级，Ts=19m。,（2）选择基孔制，则孔为70H7，EI=0m， ES=+30m（3）轴的基本偏差的确定 ei=ES-Xmax=30-28=+2m查轴的基本偏差表得取 k时，ei=+2m则es=ei+Ts=+2+19=+21m，轴的公差代号为70k6（4）验算 Xmax=ES-ei=+28m=Xmax 合格 Ymax=EI-es=-21m=Ymax 合格,（5）孔、轴的公差带图,H7,k6,+0-,70,+30,+21,+2,例2：已知孔轴配合的基本尺寸D=70mm,要求最大间隙Xmax=+28m,最大过盈Ymax

28、=-21m,试采用基轴制确定孔和轴的公差带代号和极限偏差，以及配合公差和配合代号与标准公差，并画出孔轴公差带图。解：（1）先假设孔轴取同级，则有： Th=Ts=Tf/2=|Xmax-Ymax|/2 =24.5m查表有IT7=30m ，IT6=19m则孔取7级Th=30m，轴取6级，Ts=19m。,（2）选择基轴制，则轴为70h6，es=0m， ei=es-Ts=-19m（3）孔的基本偏差的确定 ES=ei+Xmax=-19+28=+9m 因该配合为过渡配合，孔的公差等级为7级，因此要考虑=IT7-IT6=11m，因此孔的基本偏差表里的Value-2+。(ES=-ei+ -19 + -8，为什么？) 查孔的基本偏差表得取 k时，ES=+9m则EI=ES-Th=-21m，孔的公差代号为70k7（4）验算 Xmax=ES-ei=+28m=Xmax 合格 Ymax=EI-es=-21m=Ymax 合格,（5）孔、轴的公差带图, 5 线性尺寸的未注公差 一般公差：图样上没有注出的公差 一般公差主要用于较低精度非配合尺寸 GB/T 1804-2000对一般公差各规定了四个公差等级，即 f级（精密级） m级（中等级） c级（粗糙级） v级（最粗级）技术要求（文件）中的写法：GB/T 1804-m,